PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: RELATIVITAS KELOMPOK KOMPETENSI I
14
seorang fisikawan Belanda. Oleh karena itu peristiwa penyusutan panjang ini disebut juga kontraksi Lorentz.
d. Massa dan Momentum Relativistik
Dalam mekanika ada tiga buah besaran yang selalu digunakan yaitu besaran panjang, selang waktu dan massa. Menurut pemahaman fisika
klasik yang sebelumnya selalu dianut, massa adalah besaran yang bersifat mutlak, demikian pula dengan panjang dan selang waktu. Tetapi dengan
teori relativitas khusus telah dibuktikan bahwa panjang dan selang waktu ternyata bersifat relatif, sehingga menimbulkan pertanyaan mungkinkah
massa juga bersifat relatif.
Berdasarkan hukum kekekalan momentum akhirnya Einstein kembali dapat membuktikan bahwa massa suatu benda yang bergerak dengan kecepatan
relativistik akan bertambah besar dan berarti bersifat relativistik pula. Besarnya massa relativistik ini dapat dihitung dengan menggunakan
persmaan berikut.
m =
2 2
1 c
v m
m kg
………………………. 4
Keterangan :
m = massa relativistik diukur terhadap kerangka acuan yang bergerak terhadap benda dalam kg
m = massa diam benda diukur terhadap kerangka acuan
yang diam terhadap benda dalam kg = kelajuan relativistik benda ms
c = kelajuan cahaya dalam vakum = 3 x 10
8
ms = tetapan transformasi ≥ 1
Berdasarkan persamaan di atas, jika kecepatan benda ditambah terus
hingga harganya sama dengan kecepatan cahaya c = c maka massa
benda akan menjadi tak terhingga m
, dan ini berarti dibutuhkan gaya-gaya yang tak terhingga pula besarnya agar benda dapat mencapai
kecepatan cahaya c. Dari keadaan ini dapat disimpulkan bahwa tidaklah mungkin suatu benda diberi kecepatan sebesar c, sehingga c adalah batas
maksimum kecepatan semua benda. Pertambahan massa karena perubahan kecepatan mengikuti grafik seperti pada Gambar 1.5.
LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: RELATIVITAS KELOMPOK KOMPETENSI I
Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran Fisika SMA
15
Sebelumnya pada fisika klasik sudah dijelaskan bahwa jika suatu benda yang bermassa m bergerak dengan kecepatan v maka benda akan
mempunyai momentum sebesar:
p = m
Pada relativitas khusus, karena benda bergerak dengan kecepatan relativistik maka momentum yang timbul disebut momentum relativistik.
Gambar 1.5 Grafik pertambahan massa terhadap kecepatan benda Besarnya momentum relativistik ini juga merupakan hasil kali antara massa
dengan kecepatan, tetapi massa dalam hal ini adalah massa relativistik, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut.
p = m = m
=
2 2
1 c
v v
m
o
kgms
…………...... 5
Keterangan : p
= momentum relativistik benda kgms m
= massa relativistik kg v
= kecepatan relativistik ms m
= massa diam benda kg c
= kecepatan cahaya ms
e. Energi Relativistik
Berdasarkan mekanika relativistik, energi benda yang kecepatannya v dan massanya m
dalam keadaan diam, bukan 2
1 m
o
2
, melainkan:
PPPPTK IPA
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: RELATIVITAS KELOMPOK KOMPETENSI I
16
E
k
= m c
2
1 c
1 1
2 2
v
E
k
=
c 1
c m
2 2
2
v
m
o
c
2
Ungkapan energi kinetik di atas terdiri atas dua suku, yaitu :
c 1
c m
2 2
2
v
dan m c
2
Einstein menginterpretasikan bahwa
c 1
c m
2 2
2
v
sebagai energi total E benda
yang bermassa m dengan kecepatan , sedangkan m
c
2
energi total ketika diam E
, sehingga
c 1
c m
2 2
2
v
= m c
2
+ E
k
atau E = E
+ E
k
E
k
= E E
E
k
= m c
2
m
o
c
2
E
k
= m m
o
c² dengan: E = energi total = m c²
E
o
= energi diam = m
o
c² E
k
= energi kinetik benda Akibat interpretasi tersebut, benda yang bermassa m akan memiliki energi
sebesar, E = mc
2
, dengan kata lain massa setara dengan energi. Semakin cepat suatu benda bergerak maka semakin besar energi total E yang
dimiliki benda, karena massa relativistiknya bertambah besar.
Catatan:
Pada pembahasan relativitas tidak berlaku hukum kekekalan massa karena massa benda yang bergerak massa benda diam, tapi hukum kekekalan
energi tetap berlaku
